高中物理 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律课件 新人教版必修1.ppt

第二章匀变速直线运动的研究 同步导学方案 课后强化演练 全章综合解说教材分析研究变速运动 应该从最简单的变速运动开始 匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动 上一章学习的参考系和坐标系 为匀变速直线运动的位置和位移的确定奠定了基础 上一章学习了时间 位移 速度和加速度的概念 本章研究的就是匀变速直线运动的这几个物理量之间的定量关系 上一章学习了用打点计时器测速度 本章研究的匀变速直线运动的特点 就是通过用打点计时器进行的实验所形成的结论 上一章为本章奠定了全面的基础 本章是上一章概念和方法的具体应用 本章主要包含两个单元 第一单元 1 4节 介绍了三个关系 匀变速直线运动的速度与时间的关系 位移与时间的关系 速度与位移的关系 第二单元 5 6节 探讨了一种特殊的匀变速直线运动 自由落体运动及伽利略关于自由落体运动研究的思维过程以及伽利略的研究思维方法对近代科学的影响 重点难点本章重点 进一步理解位移 速度和加速度 掌握匀变速直线运动的规律 掌握自由落体运动的规律 本章难点 经历匀变速直线运动研究过程 运用位移 速度 加速度 匀变速直线运动的规律解决问题 学习方法指导通过本章内容的学习 要掌握研究匀变速直线运动的一般方法 公式法和图象法 学会正确分析物体的运动过程 灵活运用匀变速直线运动的有关规律解决问题 学习本章知识注意 1 学习中要把握好对基本概念 基本规律的理解 本章规律多 公式和推论多 学习中切实注意不要去死记硬背这些规律和公式 重要的是领会概念的实质 把握公式的来龙去脉 要通过一些具体的实例 通过实际物理现象的分析 物理过程的认识 构建正确的物理情景 逐步形成良好的思维习惯 2 重视探究实验 掌握处理实验数据的方法 3 重视物理过程的分析 特别是多解问题的分析 要选择合适的规律 找准过程的连接点 注意运用数学工具 如图象 函数 分析物理过程及临界状态量 例如解决追及与相遇问题 4 注意匀变速直线运动规律与现实生活 生产实际密切结合的问题 第1节实验 探究小车速度随时间变化的规律 一 实验目的1 学会判断物体是否做匀变速直线运动的方法 2 利用打上点的纸带测定匀变速直线运动的加速度 二 实验原理1 打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置 2 求纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替 3 在v t图象中 图线的倾斜程度表示加速度的大小 如果v t图象是一条倾斜的直线 说明物体做匀变速直线运动 三 实验器材打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 复写纸片 细绳 钩码 刻度尺 导线 交流电源 四 实验步骤1 如图所示 把附有滑轮的长木板平放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 放手后 看小车能否在木板上平稳地加速滑行 然后把纸带穿过打点计时器 并把纸带的一端固定在小车的后面 3 把小车停在打点计时器处 先接通电源 后释放小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列小点 4 更换纸带 重复操作三次 5 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点 在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点 为了计算方便和减小误差 通常用连续打五个计时点的时间作为时间单位 即T 0 1s 正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离 并填入自己设计的表格中 今提供下面表格以供参考 6 增减钩码个数 再做两次实验 五 数据处理1 挑选纸带并测量 在三条纸带中选择一条点迹较清晰的 为了便于测量 舍掉开头一些过于密集的点迹 找一个适当的点作计时起点 0点 每5个点 相隔0 1s 取一个计数点进行测量 如图 相邻两点间还有4个点未画出 在拟合这些描出的点时 描出的点大致分布在同一条直线上 不在直线上的点离直线也很近 若发现某一个点离散得较多 远远偏离了拟合线 则说明该点反映的实验数据存在问题 应重做实验或舍去该点 4 实验结论分析小车运动的v t图象 描述小车的运动速度随时间的变化规律 如果画出的v t图象是一条倾斜的直线 说明小车做速度均匀变化的直线运动 图象和纵坐标的交点表示开始计时时小车的速度 初速度 六 注意事项 1 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 2 先接通电源 计时器工作稳定后 再放开小车 当小车停止运动应及时断开电源 3 要防止钩码落地或小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前及时用手按住它 4 牵引小车的钩码个数要适当 以免加速度过大而使纸带上的点太少 或者加速度太小 而使各段位移无多大差别 从而使误差增大 加速度的大小以能在50cm长的纸带上清楚地取得六 七个计数点为宜 5 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸带上每隔五个点取一个计数点 即时间间隔为T 0 02 5s 0 1s 6 描点时最好用坐标纸 在纵横轴上选取合适的单位 用细铅笔认真描点 关于探究小车速度随时间变化的规律的实验 下列说法正确的是 A 电磁打点计时器使用的可以是直流电源 也可以是交流电源B 实验时应使纸带从复写纸的下方穿过C 实验时要先接通电源后放开纸带D 开始打点前 小车应离打点计时器远一些 例1 解析 电磁打点计时器用的是低压交流电源 开始前将小车停在靠近打点计时器的位置 实验前应把纸带放在复写纸下方 先接通电源 待打点稳定后再放开纸带 答案 BC 方法总结 选择器材及进行实验应特别注意下列问题 1 明确打点计时器对电源的要求 交流电源 2 保证所打第一个点速度为零的方法 先通电 后放开小车 3 要防止钩码落地或小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前要及时用手按住它 在研究匀变速直线运动的实验中 某同学操作以下实验步骤 其中错误或遗漏的步骤有 遗漏步骤可编上序号G H A 将小车安放至靠近打点计时器处 先放开小车 再接通电源B 将打点计时器固定在平板上 并接好电路 变式训练1 1 C 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着适当重的钩码D 取下纸带E 将平板一端抬高 轻推小车 使小车能在平板上做匀速运动F 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序 解析 实验中 为保证纸带上的打点范围 充分利用纸带 应先接通电源 后放开小车 步骤A有错误 实验中为保护打点计时器 打完纸带应立即关闭电源 步骤D有遗漏 为了处理数据时有可选择性 实验应重复打三条纸带 应补充该步骤 答案 1 步骤A中应先通电 再放纸带 2 步骤D中取下纸带前应先断开电源 3 补充步骤G 换上新纸带 重复三次步骤顺序BFECADG 如下图所示 在做 探究小车速度随时间变化的规律 的实验时 某同学得到一条用打点计时器打下的纸带 并在其上取了A B C D E F等6个计数点 每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点没有画出 打点计时器接的是50Hz的低压交流电源 他将一把毫米刻度尺放在纸带上 其零刻度和计数点A对齐 题型2 根据纸带数据判断物体的速度随时间变化的规律并求出加速度 例2 1 按照有效数字的读数规则读出相邻计数点AB BC CD DE EF间的距离x1 x2 x3 x4 x5 它们依次为 cm cm cm cm cm 2 由以上数据计算打点计时器在打B C D E各点时 物体的瞬时速度vB vC vD vE依次是 m s m s m s m s 3 根据 2 中得到的数据 试在如下图所给的坐标系中 用作v t图象的方法 根据图象求物体的加速度a 解析 1 毫米刻度尺读数时应估读到毫米的下一位 故有效数字为0 01cm 为了精确 先读出总长度 依次作差 即确定x2时可先读出AC AB的长度 然后用x2 AC AB计算 x3 x4 x5可依次类推确定 答案依次为1 00cm 1 44cm 1 84cm 2 24cm 2 64cm 答案 1 1 001 441 842 242 64 2 0 1220 1640 2040 244 3 0 41m s2 在 探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 用打点周期为0 02s的计时器记录小车做匀变速直线运动的纸带如下图所示 在纸带上选择0 1 2 3 4 5共6个计数点 相邻两计数点之间还有四个点未画出 纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺 零刻度线跟 0 计数点对齐 由图可以读出三个计数点1 3 5跟0点的距离d1 d2 d3 变式训练2 1 1 读出距离 d1 1 20cm d2 cm d3 cm 2 计算小车通过计数点 2 的瞬时速度v2 m s 结果保留两位有效数字 3 小车的加速度大小a m s2 结果保留两位有效数字 答案 1 5 4012 00 2 0 21 3 0 60 在 测定匀变速直线运动的加速度 实验中 下列方法中有助于减小实验误差的是 A 选取计数点 把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B 使小车运动的加速度尽量小些C 舍去纸带上开始时密集的点 只利用点迹清晰 点间间隔适当的那一部分进行测量 计算D 适当增加挂在细绳下钩码的个数 例3 解析 选取计数点可以使相邻点间的间隔增大 在用直尺测量这些点间的间隔时 在一次测量绝对误差基本相同的情况下 相对误差较小 因此选项A正确 在实验中如果小车运动的加速度过小 打出的点就很密 长度测量的相对误差较大 测量的准确度会降低 因此小车运动的加速度大一些较好 如果小车的加速度控制较好 以能在50cm长的纸带上清楚地取出7 8个计数点为宜 所以选项B是错误的 若适当增加挂在细绳下钩码的个数 意味着适当增大小车运动的加速度 所以选项D正确 为了减小长度测量的相对误差 舍去纸带上过于密集 甚至分辨不清的点是必要的 因此选项C正确 答案 ACD 方法总结 本实验误差来源主要有如下三个方面 1 根据纸带测量的位移有误差 2 根据位移计算的瞬时速度有误差 3 木板的粗糙程度并非完全相同 打点计时器使用交流电源的频率为50Hz 在 探究小车速度随时间变化规律 的实验中 若交流电的频率变小了而未被发现 则测得小车的速度值与真实值比较将 A 偏大B 偏小C 无影响D 无法判断 变式训练3 1 答案 A